Intel 8085

В том же 1976 году был выпущен i8085. Он имел мультиплексированную шину данных/адреса, выводы для приема и передачи последовательных данных, усовершенствованную систему прерываний, две дополнительные команды для работы с прерываниями и последовательными данными, тактовую частоту 3 МГц и одно напряжение питания +5В.

В 1976 году в продаже было уже около пятидесяти типов микропроцессоров.

Intel 8086

В 1978 г. был создан процессор Intel 8086 — следующий классический процессор после Intel 8080. Все процессоры персональных компьютеров в настоящее время имеют т. н. архитектуру x86. Любая программа, написанная для i8086, может быть исполнена ими.

Характеристики i8086:

• разрядность шины данных — 16;

• разрядность шины адреса — 20;

• количество команд — 135;

• количество транзисторов — 29000;

• тактовая частота — 2-5 МГц;

• корпус — DIP 40.

i8086 обеспечивает возможность адресации памяти объемом до 1 Мбайта, 65536 устройств ввода и 65536 устройств вывода.

Основная архитектурная особенность i8086 — наличие аппаратно-программных средств, поддерживающих построение многопроцессорных систем, обеспечивая синхронизацию работы процессоров, которые могут быть двух типов: независимые (центральные) и подчиненные (сопроцессоры). Независимый процессор выполняет собственный поток команд. Сопроцессор отслеживает поток команд центрального процессора, идентифицирует в этом потоке свои команды и выполняет их, расширяя таким образом набор команд центрального процессора.

Для совместной работы с i8086 был выпущен i8087 — математический сопроцессор — устройство, специализированное для обработки чисел с плавающей точкой (FPU, Floating Point Unit).

i8086 имеет два режима работы: минимальный и максимальный. Они отличаются способом формирования управляющих сигналов и соответственно возможностями реализуемых на его основе систем.

Intel 8086 имеет расширенный набор регистров, устройство шинного интерфейса (примененное впервые в микропроцессорной технике), встроенную схему регенерации, новый порядок обработки прерываний и расширенную систему адресации. Устройство шинного интерфейса (BIU, Bus Interface Unit) выполняет функции взаимодействия с внешней средой, окружением процессора: генерацию адресов, выдачу и прием данных. В составе BIU имеется очередь размером шесть байт. В то время как исполнительное устройство процессора обрабатывает данные, BIU получает с шины следующую команду и ставит ее в очередь.

Изменения в архитектуре в процессоре i8086, в первую очередь увеличение разрядности и сегментация памяти, повлияли на систему команд. Число команд увеличилось до 135. Максимальная длина команды увеличилась с трех байтов до шести.

Общий формат команды i8086 таков:

6 бит	1	1	2 бита	3 бита	3 бита	1 или 2 байта	1 или 2 байта
COP	D	W	MOD	REG	R/M	DISP8/16	DATA8/16

Общая направленность изменений такова:

• так как исчез регистр HL, указатель данных, то пропали и команды, использующие его в этом качестве. Его эквивалентом считается регистр BX, но в общем случае схема его использования гораздо сложнее;

• по этой же причине, а также в соответствии с общей тенденцией минимизации прямых скачков в программе (осуждение GOTO) удалена команда PCHL;

• за редкостью использования удалены команды условных вызовов и возвратов.

Все изменения можно разделить на следующие виды: удаления, добавления, замены и расширения.

Удалены следующие команды:

• условных вызовов подпрограммы и условных возвратов из подпрограммы;

• прямой модификации содержимого указателя команд (PCHL);

• сложения с удвоенной точностью;

• все команды загрузки и размещения.

Добавлены команды:

• умножения и деления (отдельные для знаковых и беззнаковых чисел);

• преобразования байта в слово — CBW (ALAX), слова в двойное слово CWD (AXDX:AX);

• пересылки строк;

• ASCII-коррекции результатов сложения, вычитания, умножения и деления (четыре команды) (команда десятичной коррекции i8080 распалась на две: коррекции результатов сложения и вычитания);

• сброса и установки флагов переноса (CLC, STC), направления (CLD, STD) (Прим. STC в i8080 есть);

• сравнения строк (CMPS);

• ввода и вывода с косвенно-регистровой адресацией;

• загрузки AH флагами (LAHF) и размещения AH в регистре флагов (SAHF);

• возврата из прерывания (IRET);

• загрузки сегментных регистров (LDS, LES);

• префикс захвата шины (LOCK);

• префиксы повторения операций со строками (REP) безусловные (отсутствовали в 386 и 486) и условные (REPE/REPZ, REPNE/REPNZ);

• префиксы замены сегмента;

• загрузки строки (LODS);

• размещения строки (STOS);

• сканирования строки (SCAS);

• пересылки строки (MOVS);

• цикла пока ECX0 (LOOP);

• изменения знака (NEG);

• арифметических и логических сдвигов влево и вправо на один и произвольное число разрядов;

• логического сравнения операндов (TEST);

• ожидания (WAIT);

• преобразования кодов (XLAT);

• передачи команды сопроцессору (ESC).

Замены:

• команды запрещения и разрешения прерываний DI и EI на команды сброса и установки флага прерываний (CLI, STI);

• команды рестартов на команды программных прерываний (INT, INTO, INT3).

Расширения:

• десятичная коррекция аккумулятора распалась на две команды: коррекции результата сложения (DAA) и вычитания (DAS);

• вызовы подпрограммы стали четырех типов: внутрисегментные относительные и косвенные, межсегментные прямые и косвенные;

• возвраты из подпрограммы четырех типов: внутрисегментные и межсегментные с увеличением и без увеличения SP;

• условные переходы — по шестнадцати условиям, по условию равенства-неравенства нулю регистра CX (ECX);

• безусловные переходы — внутрисегментные короткий, относительный длинный, относительный косвенный, межсегментные прямой и косвенный;

• извлечение из стека и помещение в стек сегментных регистров, всех регистров (POPA, PUSHA), регистра флагов (POPF, PUSHF);

• циклические сдвиги на произвольное число разрядов;

• обмен между любыми регистрами;

• в арифметических и логических операциях результат может быть размещен в любом регистре общего назначения, а не только в аккумуляторе.

В последующих процессорах x86 для полной программной совместимости из всех видов изменений в системе команд будут только добавления и расширения.

Intel 8086 также имел большой успех, поскольку опирался на Intel 8080 и в смысле архитектуры, и в смысле большой базы программного обеспечения, созданного для него к тому времени. Intel 8086 не полностью совместим с Intel 8080 программно, но каждый регистр Intel 8080 имеет соответствующий регистр в Intel 8086. Это дает возможность создания трансляторов программ 8080-8086 и перехода к новой модели программирования путем дополнения старой.

Основные классические решения по архитектуре процессоров в i8086:

• отделение интерфейса от операционной части;

• очередь команд (прообраз кэша команд);

• сегментация памяти (модификация адресов);

• порядок обработки прерываний;

• средства синхронизации работы нескольких центральных процессоров, а также центрального процессора и сопроцессора.